声表面波器件的失效机理和可靠性问题

SAW器件的应用日益广泛,它的可靠性问题也随之而引起重视.本文分析了电场、温度、材料及工艺等对器件可靠性的影响,对三种重要的失效机理即AI膜的腐蚀、迁移和LiNbO_3压电晶片的微裂进行了讨论并介绍了SAW器件生产中的质量管理、可靠性试验和失效分析等.本文着重指出:要生产高可靠性的SAW器件,必须妥善处理材料、工艺中的一系列问题.     

用分子束外延方法在4"硅衬底上生长HgCdTe并制造高性能大规格中波红外焦平面列阵

美国Raytheon公司已能用分子束外延方法在4"硅晶片上生长HgCdTe中波红外双层异质结(MWIRDLHJ),并能用这些晶片制造高性能器件.测试数据表明,用分子束外延晶片制造的截止波长范围为4μm～7μm的探测器的性能堪与用液相外延方法生长的材料的趋势线性能匹敌.两者的光谱特性相似,但前者的量子效率略低,这归因于所使用的硅衬底.在R0A参数方面,HgCdTe/Si器件比用液相外延方法生长的探测器更接近理论辐射限.通过一个简单的模型,已知材料中的缺陷密度关系到器件的性能.同液相处延材料相比,分子束外延材料的1/f噪声略有增加,但测得的噪声电平还不足以明显降低焦平面列阵的性能.Raytheon公司除了用分子束外延材料制造分立的探测器之外,还用这种材料制造了两种规格的焦平面列阵.制造出来的128×128元焦平面列阵的中波红外灵敏度与用成熟的InSb工艺制造的焦平面列阵相似,而像元的可操作率已超过99%.用分子束外延材料制造的640×480元焦平面列阵则显示出更高的灵敏度和可操作率.     

短/中波双色碲镉汞红外探测器制备研究

报道了基于分子束外延的短/中波双色碲镉汞材料及器件的最新研究进展.采用分子束外延方法制备出了高质量的短/中波双色碲镉汞材料,并通过提高材料质量将其表面缺陷密度控制在300 cm-2以内.在此基础上进一步优化了芯片制备工艺,尤其是在减小像元中心距方面作了优化.基于上述多项材料及器件工艺制备出了320×256短/中波双色碲...     

硅外延层中“雾状”微缺陷对器件性能的影响及改善措施——正面吸除技术及亮片生产工艺

通过实验,证明了n/n~ 外延层经Sirtl浸蚀剂浸蚀后,所形成的“雾状”微缺陷,可导至p-n结的软击穿和低击穿,是降低器件成品率的重要原因之一.针对此种情况,提出了三种在外延层正面吸除杂质的方法:氧化-剥层-腐蚀法,硼扩散结吸收法及磷硅玻璃吸取等,并探索了其工艺条件.实践证明,三种措施都可在不同程度上降低外延层中“雾状”微缺陷的影响而提高器件成品率.为从根本上消除外延层中的“雾状”微缺陷,试建了一套亮片生产工艺,可将外延层中“雾状”微缺陷的密度,降到远低于10~5厘米~(-2)以下而获得亮片.在用此类外延片制作器件时,其管芯成品率可成倍提高.     

不同钝化结构的HgCdTe光伏探测器暗电流机制

在同一HgCdTe晶片上制备了单层ZnS钝化和双层(CdTe+ZnS)钝化的两种光伏探测器,对器件的性能进行了测试,发现双层钝化的器件具有较好的性能.通过理论计算,分析了器件的暗电流机制,发现单层钝化具有较高的表面隧道电流.通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术研究了单双层钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是单层钝化器件具有较高表面隧道电流的原因.     

PBGA封装的耐湿热可靠性试验研究

塑封电子器件作为一种微电子封装结构形式得到了广泛的应用,因此湿热环境下塑封电子器件的界面可靠性也越来越受到人们的关注.为了研究塑封器件及其所用材料在高湿和炎热(典型的热带环境)条件下的可靠性,采用耐湿温度循环的试验方法,以塑封球栅平面阵列封装(PBGA)器件为例进行测试.试验结果表明,芯片是最容易产生裂纹的地方,试验后期器件产生的裂纹主要出现在芯片和DA材料界面处及芯片、DA材料和EMC材料三种材料的交界处.空洞缺陷是使界面层间开裂的主要原因,在高温产生的蒸汽压力和热机械应力的作用下,界面上的微孔洞扩张并结合起来,导致器件最后失效.     

多元HgCdTe线列探测器的同步辐射形貌术分析

利用同步辐射拍摄了长波光导多元HgCdTe探测器芯片的高分辨率的白光形貌相,观察到多元线列器件探测元中明显存在晶格应变区、亚晶界、滑移面等缺陷.实验结果表明:多元线列器件探测元的性能与其光敏区HgCdTe材料中的晶体缺陷密切相关,器件工艺对HgCdTe晶片的应力状态有极大的影响,器件工艺对材料的应力作用可从多元器件探测元晶格的完整性反映出来.     

Si3N4钝化层质量分析研究

采用扫描电镜(SEM)、X光电子能谱仪(XPS)、二次离子质谱仪(SIMS)等多种微分析手段对失效器件芯片表面生成物产生原因进行了分析,同时结合器件制备工艺和器件可靠性实验分析了Si3N4钝化层质量与工艺的关系.通过大量分析实验,确定了器件失效的重要原因是Si3N4钝化层存在缺陷而导致器件因表面漏电而失效.实验结果表明,将Si3N4钝化层中SiOx含量控制在10%以下,器件管壳内水分控制在1%以下,器件经过100O h电老化后芯片表面无生成物产生.     

用分子束外延方法在4″硅衬底上生长HgCdTe并制造高性能大规格中波红外焦平面列阵

美国Raytheon公司已能用分子束外延方法在4"硅晶片上生长HgCdTe中波红外双层异质结(MWIRDLHJ),并能用这些晶片制造高性能器件。测试数据表明,用分子束外延晶片制造的截止波长范围为4μm～7μm的探测器的性能堪与用液相外延方法生长的材料的趋势线性能匹敌。两者的光谱特性相似,但前者的量子效率略低,这归因于所使用的硅衬底。在R_0A参数方面,HgCdTe/Si器件比用液相外延方法生长的探测器更接近理论辐射限。通过一个简单的模型,已知材料中的缺陷密度关系到器件的性能。同液相处延材料相比,分子束外延材料的1/f噪声略有增加,但测得的噪声电平还不足以明显降低焦平面列阵的性能。Raytheon公司除了用分子束外延材料制造分立的探测器之外,还用这种材料制造了两种规格的焦平面列阵。制造出来的128×128元焦平面列阵的中波红外灵敏度与用成熟的InSb工艺制造的焦平面列阵相似,而像元的可操作率已超过99％。用分子束外延材料制造的640×480元焦平面列阵则显示出更高的灵敏度和可操作率。     

碲镉汞外延材料缺陷的研究进展

通过对近年来的部分国外文献进行归纳分析,介绍了碲镉汞(MCT)缺陷研究的现状.与其他类似的半导体相比,MCT以其显著的优势成为红外焦平面(FPA)器件中最为常用的窄带隙材料.MCT外延层中的缺陷可能会影响光敏元的性能,降低MCT焦平面器件的可用性.衬底类型、衬底晶向和生长期间的衬底温度等因素对MCT外延层的质量有明显影...     

TOP LED器件热塑性支架气密性研究

众所周知,热塑性LED支架气密性不佳,容易造成器件吸湿失效,降低了器件的可靠性。文章围绕LED支架的气密性,从TOP LED常用热塑性支架的结构、热塑性树脂与铜引线框架两相的结合力以及两相的结合界面特征等几方面展开理论分析,并通过气密性实验验证理论分析。研究结果表明,影响支架密封性的主要因素为引线框架的表面质量及两相界面特性、支架结构设计、引线框架与塑封材料的热膨胀系数匹配关系。最后,针对以上因素提出了相应的改善支架气密性措施。     

基于有限元方法的光纤加速度计灵敏度仿真分析

散热是大功率LED封装的关键技术之一,散热基板的选用直接影响到LED器件的使用性能与可靠性。文章详细介绍了LED封装基板的发展现状,对比分析了树脂基板、金属基板、陶瓷基板、硅基板的结构特点与性能。最后预测了今后大功率LED基板的发展趋势及需要解决的问题。 更多还原     

LED器件的质量评定方法

本文提出了一种LED器件质量的评定方法,将电光转换效率和光功率保持率引入表征LED器件质量的关键参数;以芯片尺寸和电流密度来规范评定LED器件质量的测试条件;为了剔除早期失效的器件,给出了筛选方法;最后,介绍了与可靠性相关的LED器件耐久性试验。     

发光二极管引线键合可靠性探讨

本文简要地描述发光二极管金丝引线键合过程,讨论分析了影响其键合可靠性的主要因素,说明了键合质量的评价方法,提出了增强键合可靠性的措施,以达到提高发光二极管寿命的目的.     

High quality GaN-based LED epitaxial layers grown in a homemade MOCVD system

A homemade 7×2 inch MOCVD system is presented.With this system,high quality GaN epitaxial layers,InGaN/GaN multi-quantum wells and blue LED structural epitaxial layers have been successfully grown. The non-uniformity of undoped GaN epitaxial layers is as low as 2.86%.Using the LED structural epitaxial layers, blue LED chips with area of 350×350μm~2 were fabricated.Under 20 mA injection current,the optical output power of the blue LED is 8.62 mW.     

LED 用厚膜电路制造工艺探究

叙述了LED用厚膜电路产品制作工艺的开发与试制过程,确定了LED用厚膜电路的高效高质的生产工艺,着重解决LED厚膜微电子技术的可靠性研究,以批量化生产应用为目标,从而实现打破国外技术垄断,推动我国LED厚膜电路技术进步的目的,为实现LED产品的市场化奠定基础。     

发光二极管失效分析

基于发光二极管(LED)所具有的特点,系统地总结出一套发光二极管失效分析方法,并给出了几个典型失效分析案例,简要阐述了失效分析过程中的注意事项.通过失效分析,进一步优化和改善了LED的制造技术,达到提高质量和可靠性的目的.该方法在失效分析过程中具有一定的指导意义.     

Temperature‐controlled light‐emitting diode lamp for photovoltaic rural applications

In recent years, interest in light‐emitting diode (LED) lighting has been growing because of its high efficacy, lifetime and ruggedness. This paper proposes a better adaptation of LED lamps to the technical requirements of photovoltaic lighting domestic systems, whose main quality criteria are reliability and that behave as voltage power supplies. As the key element of reliability in LED lamps is temperature, a solution is proposed for driving LED lamps using voltage sources, such as photovoltaic system batteries, with a control architecture based on pulse width modulation signal that regulates the current applied according to the LED lamp temperature. A prototype of the LED lamp has been implemented and tested to show its good performance at different temperatures and at different battery voltages. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Thermal transient characteristics of die attach in high power LED PKG

The reliability of packaged electronics strongly depends on the die attach quality because any void or a small delamination may cause instant temperature increase in the die, leading sooner or later to failure in the operation. Die attach materials have a key role in the thermal management of high power LED packages by providing the low thermal resistance between the heat generating LED chips and the heat dissipating heat slug. In this paper, thermal transient characteristics of die attach in high power LED PKG have been studied based on the thermal transient analysis using the evaluation of the structure function of the heat flow path. With high power LED packages fabricated by die attach materials such as Ag paste, solder paste and Au/Sn eutectic bonding, we have demonstrated for characteristics such as cross-section analysis, shear test and visual inspection after shear test of die attach and how to detect die attach failures and to measure thermal resistance values of die attach in high power LED PKG. From the differential structure function of the thermal transient characteristics, we could know the result that die attach quality of Au/Sn eutectic bonding with the thermal resistance of about 3.5 K/W was much better than this of Ag paste and solder paste with the thermal resistance of about 11.5–14.2 K/W and 4.4–4.6 K/W, respectively. From this results, it is possible to fabricate high power LED with a small thermal resistance and a good die attach quality by applying Au/Sn eutectic bonding die attach with a high reliability and a good repeatability.     

新型封装材料与大功率LED封装热管理

高效散热封装材料的合理选择和有效使用是提高大功率LED(发光二极管)封装可靠性的重要环节。在分析封装系统热阻对LED性能的影响及对传统散热封装材料性能进行比较的基础上,阐述了金属芯印刷电路板材料、金属基绝缘板材料、陶瓷基板材料、导热界面材料和金属基复合材料结构特点、导热性能及其封装应用实例。指出了封装材料的研究重点和亟待解决的问题。